TWI389571B - 影像處理方法以及影像處理裝置 - Google Patents

Description

影像處理方法以及影像處理裝置

本發明有關於一種影像處理裝置，尤指一種可以改善影像邊緣模糊現象的影像處理裝置及影像處理方法。

在一般的影像顯示系統中，例如電視、數位相機、個人電腦等等，於影像資料於顯示於螢幕之前，考量到影像資料可能會有雜訊干擾或是因為影像縮點(例如由高解析度的影像轉變為低解析度的影像時)而造成鋸齒狀邊緣的情況，影像資料通常會先經過低通濾波(low-pass filtering)作業以改善影像資料的品質，一般來說，所謂低通濾波作業是指將每一個像素的亮度/彩度值與其相鄰像素值的亮度/彩度值作加權運算，以產生該像素之濾波後的亮度/彩度值，而經過低通濾波後的影像資料，其影像邊緣會較為平滑(smooth)。

然而，雖然低通濾波作業可以改善影像雜訊以及鋸齒狀邊緣的現象，但是，低通濾波作業也同時使得影像邊緣變的模糊，如第1圖所示，假設原始影像畫面包含有兩相鄰的區域110以及區域120，其具有邊緣102，且區域110以及區域120具有不同的色彩(例如區域110為黃色、區域120為藍色)，然而，當原始影像畫面經過上述之低通濾波作業之後，原本的邊緣102會變的模糊而使得邊緣102附近會形成一個模糊的區域104，其中區域104彩度值(例如Cb、Cr值)的變化可以參考第1圖下方的Cb、Cr值示意圖。如第1圖下方之Cb、Cr值示意圖所示，實線部分為原始影像畫面之Cb、Cr值分佈圖，而虛線部份為當原始影像畫面經過低通濾波作業後，區域104的Cb、Cr值分佈圖(僅為範例說明)。由下方的Cb、Cr值示意圖可知，區域104中不同像素會具有多種不同的顏色。

為了解決上述影像畫面在低通濾波作業之後邊緣模糊化的問題，一般而言，影像顯示系統會再針對低通濾波後的影像畫面進行邊緣強化的作業，以改善影像邊緣模糊的問題。請同時參考第1圖以及第2圖，第2圖為習知改善影像邊緣模糊現象之方法的示意圖。參考第2圖，第2圖中的C_Pi 、C_Pl 、C_Pr 係分別為第1圖所示之像素P_i 、P_l 、P_r 在色彩座標上的座標點(C_Pi 為低通濾波過後P_i 的彩度座標點)，在習知改善影像邊緣模糊現象的方法中，位於模糊區域104的像素P_i ，其Cb、Cr值會分別被調整至像素P_l 或是P_r 的Cb、Cr值，以改善邊緣模糊的問題，舉例來說，影像顯示系統會判斷像素P_i 的Cb值與像素P_l 以及P_r 中哪一個像素的Cb值比較接近，並將較接近的Cb值(像素P_l 或是P_r 的Cb值)設為像素P_i 之調整後Cb值；同理，之後影像顯示系統會判斷像素P_i 的Cr值與像素P_l 以及P_r 中哪一個像素的Cr值比較接近，並將較接近的Cr值(像素P_l 或是P_r 的Cr值)設為像素P_i 之調整後Cr值。上述方法的目的是為了將區域104中的顏色調整為區域110或是區域120其中一個區域的顏色，以改善影像邊緣模糊的問題，然而，針對第2圖所示之一特別情況，上述方法可能會造成影像邊緣出現另外一種顏色，而造成影像畫面失真。如第2圖所示，因為像素P_i 的Cb值比較接近像素P_l 的Cb值，因此，像素P_i 之調整後Cb值會等於像素P_l 的Cb值；另一方面，因為像素P_i 的Cr值比較接近像素P_r 的Cr值，因此，像素P_i 之調整後Cr值會等於像素P_r 的Cr值，如第2圖所示，像素P_i 之調整後彩度值在色彩座標上的座標點為C_{Pi_adj} ，而C_{Pi_adj} 為一新的顏色(不同於區域110的顏色(座標C_Pl )以及區域120的顏色(座標C_Pr ))，如此一來，會造成影像畫面失真而影響到顯示品質。

因此，本發明的目的之一在於提供一種影像處理方法以及影像處理裝置，使得影像邊緣模糊現象可以有效的改善，且不會發生影像失真的問題。

依據本發明之一實施例，一種影像處理方法包含有：接收一畫面資料，其中該畫面資料包含一第一像素、一第二像素以及一第三像素，其中該第一像素、該第二像素以及該第三像素係為鄰近像素，且該第二像素位於該第一、第三像素之間；計算該第一像素之兩個初始彩度值與該第二像素之兩個初始彩度值之間的差異以決定出一第一差值，以及計算該第二像素之兩個初始彩度值與該第三像素之兩個初始彩度值之間的差異以決定出一第二差值；比較該第一差值以及該第二差值以自該第一像素與該第三像素中選擇其一以作為一目標像素，其中當該第一差值小於該第二差值，選擇該第一像素作為該目標像素；當該第一差值大於該第二差值，選擇該第三像素作為該目標像素；以及至少依據該目標像素的兩個初始彩度值來決定該第二像素之兩個調整後彩度值。

依據本發明之另一實施例，一種影像處理裝置包含有一影像調整單元，用來接收一畫面資料以及產生一調整後畫面資料，該畫面資料包含有一第一像素、一第二像素以及一第三像素，其中該第一像素、該第二像素以及該第三像素係為鄰近像素，且該第二像素位於該第一、第三像素之間，該影像調整單元包含有一彩度差異計算單元、一目標像素決定單元以及一彩度調整單元。該彩度差異計算單元係用來計算該第一像素之兩個初始彩度值與該第二像素之兩個初始彩度值之間的差異以決定出一第一差值，以及計算該第二像素之兩個初始彩度值與該第三像素之兩個初始彩度值之間的差異以決定出一第二差值。該目標像素決定單元係用來比較該第一差值以及該第二差值以自該第一像素與該第三像素中選擇其一以作為一目標像素，其中當該第一差值小於該第二差值，選擇該第一像素作為該目標像素；當該第一差值大於該第二差值，選擇該第三像素作為該目標像素。該彩度調整單元係用來至少依據該目標像素的兩個初始彩度值來決定該第二像素之兩個調整後彩度值。

依據本發明之另一實施例，一種影像處理方法包含有：接收一畫面資料，其中該畫面資料包含有一第一像素、一第二像素以及一第三像素，其中該第一像素、該第二像素以及該第三像素係為鄰近像素，且該第二像素位於該第一、第三像素之間；計算該第一像素之一初始彩度值與該第二像素之一初始彩度值之間的差異以決定出一第一差值，以及計算該第二像素之該初始彩度值與該第三像素之一初始彩度值之間的差異以決定出一第二差值；比較該第一差值以及該第二差值以自該第一像素與該第三像素中選擇其一以作為一目標像素，其中當該第一差值小於該第二差值，選擇該第一像素作為該目標像素；當該第一差值大於該第二差值，選擇該第三像素作為該目標像素；以及依據該目標像素的初始彩度值以及該第二像素之該初始彩度值來決定該第二像素之一調整後彩度值。

請參考第3圖，第3圖為依據本發明一實施例之影像處理裝置300的示意圖，如第3圖所示，影像處理裝置300包含有一低通濾波處理單元310以及一影像調整單元320，其中影像調整單元320包含有一彩度差異計算單元321、一目標像素決定單元322以及一彩度調整單元323。影像處理裝置300可以應用於電視、個人電腦、數位相機等等具有螢幕以顯示影像畫面的電子產品，且可以使用軟體或是硬體來實作。

請同時參考第3圖以及第4圖，第4圖為依據本發明一實施例之影像處理裝置300中之影像調整單元320對一初始影像畫面資料F_in ’進行影像處理的流程圖，其中初始影像畫面資料F_in ’係為一影像資料F_in 經過低通濾波處理單元310所產生的。在以下有關第4圖之流程圖的說明中，係以初始影像畫面資料F_in ’中的一圖框500之一像素P₅ 為例子來說明，圖框500的示意圖請參見第5圖，其中圖框500中每一個像素均包含有兩個初始彩度值(兩個彩度值可以為Cb/Cr、U/V、或是其他規格下的彩度值，但在以下的說明中，僅以Cb/Cr來作說明)，且該兩個初始彩度值均為經過低通濾波作業的彩度值。

在步驟400中，彩度差異計算單元321會計算像素P₅ 與其兩側鄰近像素之初始Cb、Cr值之間的差異，且該兩個鄰近像素與像素P₅ 中間會具有複數個像素(例如2~15個像素)，舉例來說，可以選擇位於像素P₅ 左側的像素P₁ 、以及位於像素P₅ 右側的像素P₉ 。在以下的說明中，係以像素P₁ 以及像素P₉ 來作說明，但這並非作為本發明的限制。於本發明之其他實施例中，像素P₁ 、P₉ 可以使用其他位於像素P₅ 兩側的像素來代替。

詳細來說，彩度差異計算單元321計算像素P₅ 與像素P₁ 之初始Cb、Cr值的差異，以決定出一第一差值d₁ ，彩度差異計算單元321並計算像素P₅ 與像素P₉ 之初始Cb、Cr值的差異，以決定出一第二差值d₂ 。關於決定出第一差值d₁ 與第二差值d₂ 的示意圖可以參見第6圖，其中C_P1 、C_P5 、C_P9 分別為像素P₁ 、P₅ 、P₉ 在色彩座標上的座標點，且 ，其中C_{P1_Cb} 、C_{P5_Cb} 、C_{P9_Cb} 分別為座標點C_P1 、C_P5 、C_P9 在座標軸Cb上的值，且C_{P1_Cr} 、C_{P5_Cr} 、C_{P9_Cr} 分別為座標點C_P1 、C_P5 、C_P9 在座標軸Cr上的值。需注意的是，第6圖所示之第一差值d₁ 為像素P₅ 與像素P₁ 之初始Cb、Cr值在色彩座標上的距離，且第二差值d₂ 為像素P₅ 與像素P₉ 之初始Cb、Cr值在色彩座標上的距離。然而，這並非作為本發明的限制。於本發明之其他實施例中，第一差值d₁ 可以為任何可以代表像素P₅ 與像素P₁ 之初始Cb、Cr值的差異的值，且第二差值d₂ 亦可以為任何可以代表像素P₅ 與像素P₉ 之初始Cb、Cr值的差異的值。

接著，在步驟402中，目標像素決定單元322比較第一差值d₁ 以及第二差值d₂ ，以自像素P₁ 、P₉ 中選擇一個像素來作為一目標像素，其中當第一差值d₁ 小於第二差值d₂ 時，則代表像素P₅ 的色彩比較接近像素P₁ 的色彩，此時選擇像素P₁ 以作為該目標像素；反之，當第一差值d₁ 大於第二差值d₂ ，則代表像素P₅ 的色彩比較接近像素P₉ 的色彩，此時選擇像素P₉ 作為該目標像素。之後，於步驟404中，彩度調整單元323直接使用該目標像素之初始Cb、Cr值來作為像素P₅ 之調整後Cb、Cr值。最後，彩度調整單元323在對影像畫面資料F_in ’中每一個像素，實行類似上述像素P₅ 的影像處理之後，輸出一調整後影像畫面資料F_out 。

針對步驟402以及404，其意義在於，假設像素P₅ 為影像的邊界，且其初始彩度值(Cb、Cr值)因為低通濾波作業而與像素P₁ 、P₉ 均出現差異時(參考第1圖，像素P₅ 可視為第1圖的像素P_i )，採用此方法可以使得像素P₅ 的調整後Cb、Cr值與像素P₁ 、P₉ 中其中一像素的初始Cb、Cr值相同，進而強化影像的邊界。此外，因為於第3、4圖所示之實施例中，若是像素P₅ 的初始Cb、Cr值比較接近像素P₁ 的初始Cb、Cr值，則彩度調整單元323使用像素P₁ 的初始Cb、Cr值來作為像素P₅ 之調整後Cb、Cr值；且若是像素P₅ 的初始Cb、Cr值比較接近像素P₉ 的初始Cb、Cr值，則彩度調整單元323使用像素P₉ 的初始Cb、Cr值來作為像素P₅ 之調整後Cb、Cr值，如此一來，像素P₅ 之調整後彩度值的變動會比較小，且影像的邊界也不會有大幅度的失真。

雖然第3、4圖所示之實施例可以有效強化影像的邊界且比較不會出現影像失真現象，但針對以下所述之兩種特定狀況，第4圖所示之影像處理方法仍可能會造成影像失真：第一種狀況為像素P₅ 的顏色本來就不同於像素P₁ 或是P₉ 的顏色，亦即，像素P₅ 並不是單純位於兩色彩的邊界，舉例來說，假設在影像資料F_in 中，像素P₁ ~P₄ 的原始色彩為黃色、像素P₅ 的原始色彩為橘色、而像素P₆ ~P₉ 的原始色彩為藍色(初始影像畫面資料F_in ’中之像素P₁ ~P₉ 也會有類似的顏色)，此時，若是採用上述第3、4圖的方法，則像素P₅ 的調整後色彩會變成黃色或是藍色(亦即，原本橘色的色彩消失)，而造成影像的失真。此外，第二種情況為像素P₁ ~P₉ 之間的色彩本身為一漸層色(gradient)，亦即，P₁ ~P₉ 為同一種顏色，但是像素P₁ ~P₉ 的色彩飽和度會遞增或遞減(例如從淡紅色到深紅色)，在這種情況下，若是採用上述第3、4圖的方法，則像素P₁ ~P₉ 的調整後色彩將無法確實表示漸層色，舉例來說，像素P₃ 與像素P₄ 之調整後彩度值所表現出的色彩飽和度可能會有較大的差異而形成一個明顯的界線，而造成原本漸層色影像的失真。

為了解決上述的問題，請參考第7圖，第7圖為依據本發明另一實施例之影像處理裝置700的示意圖，如第7圖所示，影像處理裝置700包含有一低通濾波處理單元710以及一影像調整單元720，其中影像調整單元720包含有一彩度差異計算單元721、一目標像素決定單元722、一彩度高頻參數決定單元723、一彩度低頻參數決定單元724以及一彩度調整單元725。

請同時參考第7圖以及第8圖，第8圖為依據本發明另一實施例之影像處理裝置700中之影像調整單元700對一初始影像畫面資料F_in ’進行影像處理的流程圖，其中初始影像畫面資料F_in ’係為一影像資料F_in 經過低通濾波處理單元710所產生的。在以下有關第8圖之流程圖的說明中，係以初始影像畫面資料F_in ’中的圖框500之像素P₅ 為例子來說明(參見第5圖)，其中圖框500中每一個像素均包含有兩個初始彩度值，且該兩個初始彩度值均為經過低通濾波作業的彩度值。

在步驟800中，彩度差異計算單元721會計算像素P₅ 與其兩側鄰近像素之初始Cb、Cr值的差異，且該兩個鄰近像素與像素P₅ 中間會具有複數個像素(例如2~15個像素)，舉例來說，可以選擇位於像素P₅ 左側的像素P₁ 、以及位於像素P₅ 左側的像素P₉ 。在以下的說明中，係以像素P₁ 以及像素P₉ 來作說明，但這並非作為本發明的限制，於本發明之其他實施例中，像素P₁ 、P₉ 可以使用其他位於像素P₅ 兩側的像素來代替。

詳細來說，彩度差異計算單元721計算像素P₅ 與像素P₁ 之初始Cb、Cr值的差異，以決定出一第一差值d₁ ，彩度差異計算單元721並計算像素P₅ 與像素P₉ 之初始Cb、Cr值的差異，以決定出一第二差值d₂ ，關於決定出第一差值d₁ 與第二差值d₂ 的示意圖可以參見第6圖，其中C_P1 、C_P5 、C_P9 分別為像素P₁ 、P₅ 、P₉ 在色彩座標上的座標點。需注意的是，第6圖所示之第一差值d₁ 為像素P₅ 與像素P₁ 之Cb、Cr值在色彩座標上的距離，且第二差值d₂ 為像素P₅ 與像素P₉ 之Cb、Cr值在色彩座標上的距離，然而，這並非作為本發明的限制，於本發明之其他實施例中，第一差值d₁ 可以為任何可以代表像素P₅ 與像素P₁ 之初始Cb、Cr的差異的值，且第二差值d₂ 亦可以為任何可以代表像素P₅ 與像素P₉ 之初始Cb、Cr值的差異的值。

接著，在步驟802中，目標像素決定單元722比較第一差值d₁ 以及第二差值d₂ 以自像素P₁ 、P₉ 中選擇一個像素來作為一目標像素，其中當第一差值d₁ 小於第二差值d₂ 時，則代表像素P₅ 的初始色彩比較接近像素P₁ 的初始色彩，此時，選擇像素P₁ 以作為該目標像素；反之，當第一差值d₁ 大於第二差值d₂ ，則代表像素P₅ 的初始色彩比較接近像素P₉ 的初始色彩，此時選擇像素P₉ 作為該目標像素。

之後，於步驟804中，彩度高頻參數決定單元723判斷像素P₁ ~P₉ 之間彩度的變化程度以決定出像素P₁ ~P₉ 之間的一彩度高頻參數V_HF ，其中彩度高頻參數V_HF 係用來表示像素P₁ ~P₉ 之間初始Cb、Cr值的變化程度，於本發明之實施例中，其值越高表示像素P₁ ~P₉ 之間初始Cb、Cr值的變化程度越大(亦即，影像資料F_in 之像素P₁ ~P₉ 之間的像素本來就具有異於像素P₁ 、P₉ 的一第三種顏色)，而關於彩度高頻參數V_HF 的計算方式如下所示：

V_HF =max{|Cb_end_diff-Cb_sum_diff|,|Cr_end_diff-Cr_sum_diff|}...................................................(1)

其中

Cb_end_diff=|Cb_P1 -Cb_P9 |............................................(2)

Cb_sum_diff=|Cb_P1 -Cb_P2 |+|Cb_P2 -Cb_P3 |+|Cb_P3 -Cb_P4 |+|Cb_P4 -Cb_P5 |+|Cb_P5 -Cb_P6 |+|Cb_P6 -Cb_P7 |+|Cb_P7 -Cb_P8 |+|Cb_P8 -Cb_P9 |.....................................................(3)

Cr_end_diff=|Cr_P1 -Cr_P9 |..............................................(4)

Cr_sum_diff=|Cr_P1 -Cr_P2 |+|Cr_P2 -Cr_P3 |+|Cr_P3 -Cr_P4 |+|Cr_P4 -Cr_P5 |+|Cr_P5 -Cr_P6 |+|Cr_P6 -Cr_P7 |+|Cr_P7 -Cr_P8 |+|Cr_P8 -Cr_P9 |......................................................(5)

其中Cb_P1 ~Cb_P9 分別為像素P₁ ~P₉ 的初始Cb值，Cr_P1 ~Cr_P9 分別為像素P₁ ~P₉ 的初始Cr值。

關於彩度高頻參數V_HF 的意義請參照第9圖，第9圖(a)為當影像資料F_in 之像素P₁ ~P₉ 之間沒有第三種顏色時(像素P₁ ~P₉ 之間彩度的變化程度很小)，初始影像畫面資料F_in ’之像素P₁ ~P₉ 之初始Cb/Cr值的示意圖，如第9圖(a)所示，因為像素P₁ ~P₉ 之初始Cb/Cr值為一平順的曲線，因此，其Cb_end_diff、Cr_end_diff會分別非常接近於Cb_sum_diff、Cr_sum_diff的值，因此，所計算出的彩度高頻參數V_HF 的值會很小。另一方面，第9圖(b)為當影像資料F_in 之像素P₁ ~P₉ 之間存在第三種顏色時(像素P₁ ~P₉ 之間彩度的變化程度很大)，初始影像畫面資料F_in ’之像素P₁ ~P₉ 之初始Cb/Cr值的示意圖，如第9圖(b)所示，因為像素P₁ ~P₉ 之初始Cb/Cr值變化很大，因此，Cb_sum_diff會大於Cb_end_diff且Cr_sum_diff亦會大於Cr_end_diff。如此一來，依據所計算出的彩度高頻參數V_HF 的值，可以判斷出影像資料F_in 之像素P₁ ~P₉ 之間彩度變化的程度。

需注意的是，以上計算彩度高頻參數V_HF 的公式僅為一實施方式，於本發明之其他實施例中，彩度高頻參數V_HF 可以利用其他公式來計算，只要彩度高頻參數V_HF 可以反應出像素P₁ ~P₉ 之間彩度變化的程度(亦即，影像資料F_in 之像素P₁ ~P₉ 之間是否本來就具有異於像素P₁ 、P₉ 的一第三種顏色的程度)，計算彩度高頻參數V_HF 可以有其他多種方式，這些設計上的變化均應隸屬於本發明的範疇。

接著，於步驟806中，彩度低頻參數決定單元724判斷像素P₁ ~P₉ 之間是否為一漸層色的程度，以決定出像素P₁ ~P₉ 之間的一彩度低頻參數V_LF ，其中彩度低頻參數V_LF 係用來表示像素P₁ ~P₉ 之間漸層色的程度，於本發明之實施例中，其值越高表示像素P₁ ~P₉ 之間越可能是漸層色，而關於彩度低頻參數V_LF 的計算方式如下所示：

V_LF =min{|1/Cb_diff|,|1/Cr_diff|}....................................(6)

其中

Cb_diff=|Cb_P5 -Cb_P1 |+|Cb_P5 -Cb_P9 |..................................(7.1)

Cr_diff=|Cr_P5 -Cr_P1 |+|Cr_P5 -Cr_P9 |.....................................(8.1)

一般來說，當像素P₁ ~P₉ 為漸層色時，像素P₁ 、P₉ 的初始Cb、Cr值會非常接近(因為漸層色通常是同一種顏色，只是飽和度不同)，因此，上述Cb_diff以及Cr_diff將會非常小，而使得彩度低頻參數V_LF 會具有較大的值。反之，當像素P₁ ~P₉ 不為漸層色時，像素P₁ 、P₉ 的Cb、Cr值一般而言差距會比較大，因此，上述Cb_diff以及Cr_diff將會比較大，而使得彩度低頻參數V_LF 會具有較小的值。此外，上述計算Cb_diff以及Cr_diff的公式亦可以有其他變化，例如計算像素P₅ 與較鄰近像素之初始Cb、Cr值的差異，以決定彩度低頻參數V_LF ，公式如下所示：

Cb_diff=|Cb_P5 -Cb_P3 |+|Cb_P5 -Cb_P7 |..................................(7.2)

Cr_diff=|Cr_P5 -Cr_P3 |+|Cr_P5 -Cr_P7 |.....................................(8.2)

需注意的是，以上計算彩度低頻參數V_LF 的公式僅為一實施方式，於本發明之其他實施例中，彩度低頻參數V_LF 可以利用其他公式來計算，只要彩度低頻參數V_LF 可以反應出像素P₁ ~P₉ 之間是否為一漸層色的程度，計算彩度低頻參數V_LF 可以有其他多種方式，這些設計上的變化均應隸屬於本發明的範疇。

接著，於步驟808中，彩度調整單元725依據第一差值d₁ 、第二差值d₂ 、彩度高頻參數V_HF 以及彩度低頻參數V_LF 來決定出一權重值W。接著，在步驟810中，彩度調整單元725將像素P₅ 之兩個初始彩度值與該目標像素之兩個初始彩度值加權相加以得到像素P₅ 的兩個調整後彩度值，公式如下所示：

Cb_{P5_adj} =W*Cb_Ptar +(1-W)*Cb_P5 ....................................(9)

Cr_{P5_adj} =W*Cr_Ptar +(1-W)*Cr_P5 .....................................(10)

其中Cb_{P5_adj} 、Cr_{P5_adj} 分別為像素P₅ 之調整後Cb、Cr值；Cb_Ptar 、Cr_Ptar 分別為目標像素(亦即像素P₁ 、P₉ 其中之一)的初始Cb、Cr值；Cb_P5 、Cr_{P5_adj} 分別為像素P₅ 之初始Cb、Cr值。

關於權重值W的計算，可以使用以下公式來求得：

W=W₁ *W₂ *W₃ ...........................................................(11)

其中W₁ 係依據第一差值d₁ 、第二差值d₂ 的差異以一計算方式或是對照表來求得，其大致上的示意圖如第10圖所示；W₂ 係依據彩度高頻參數V_HF 以一計算方式或是對照表來求得，其大致上的示意圖如第11圖所示；W₃ 係依據彩度低頻參數V_LF 以一計算方式或是對照表來求得，其大致上的示意圖如第12圖所示。

由第10~12圖以及上述決定權重值W的敘述中，可以了解，若是在其他條件相同的情形下(相同的彩度高頻參數V_HF 以及彩度低頻參數V_LF )，權重值W會與第一差值d₁ 與該第二差值d₂ 之間的差異(例如：|d₁ -d₂ |)成正相關，其意義在於，當第一差值d₁ 與第二差值d₂ 之間的差異很大時，代表像素P₅ 之初始Cb、Cr值很接近目標像素(像素P₁ 或是P₉ )的初始Cb、Cr值，因此，目標像素之初始Cb、Cr值的權重W可以設定高一點也不會造成像素P₅ 在色彩上的失真；反之，當第一差值d₁ 與第二差值d₂ 之間的差異很小時，代表像素P₅ 之初始Cb、Cr值位於像素P₁ 或是P₉ 的初始Cb、Cr值的中間，這表示若是使用P₁ 或是P₉ 的初始Cb、Cr值來調整像素P₅ 的Cb、Cr值，很可能會造成較大的誤差而使得像素P₅ 在色彩上會失真，因此，目標像素之初始彩度值的權重W會設計的比較低，亦即，盡量不要對像素P₅ 的Cb、Cr值做調整，且像素P₅ 的調整後Cb、Cr值會接近本身的初始Cb、Cr值。

另一方面，若是在第一差值d₁ 與第二差值d₂ 之間的差異(例如：|d₁ -d₂ |)相同的情形下，權重值W會與彩度高頻參數V_HF 以及彩度低頻參數V_LF 大致上呈現一負相關，亦即，當像素P₁ ~P₉ 之間彩度值變化較大(彩度高頻參數V_HF 較高)或是像素P₁ ~P₉ 之間為一漸層色(彩度低頻參數V_LF 較高)，則權重值W會設計的比較低以盡量不要對像素P₅ 的Cb、Cr值做調整，因此，像素P₅ 的調整後Cb、Cr值會接近本身的初始Cb、Cr值。

需注意的是，上述第10~12圖中決定W₁ 、W₂ 、W₃ 的圖是僅為一範例方式，在本發明之其他實施例中，只要W₁ 與第一差值d₁ 與第二差值d₂ 之間的差異大致上為一正相關，W₂ 與彩度高頻參數V_HF 大致上為一負相關，且W₃ 與彩度低頻參數V_LF 大致上為一負相關，W₁ 、W₂ 、W₃ 可以用其他公式來計算出。此外，於本發明之另一實施例中，權重值W亦可以直接依據第一差值d₁ 、第二差值d₂ 、彩度高頻參數V_HF 、彩度低頻參數V_LF 來使用一計算公式或是使用對照表來產生。

最後，彩度調整單元725在對初始影像畫面資料F_in ’中每一個像素作類似上述像素P₅ 的影像處理之後，輸出一調整後影像畫面資料F_out 。

此外，需注意的是，關於第7圖以及第8圖所示之實施例中，係同時考慮到第一差值d₁ 、第二差值d₂ 、彩度高頻參數V_HF 、以及彩度低頻參數V_LF ，且上述權重值W亦同時依據W₁ 、W₂ 、W₃ 來決定，然而，於本發明之其他實施例中，可以只考慮第一差值d₁ 、第二差值d₂ 、彩度高頻參數V_HF 、以及彩度低頻參數V_LF 中部份的參數，且權重值W可以僅依據W₁ 、W₂ 、W₃ 中一個或兩個值來決定。舉例來說，若是僅需考慮彩度高頻參數V_HF 的影響(亦即，第7圖所示之彩度低頻參數決定單元724可以移除，且彩度調整單元725中的部分功能亦可以移除)，則彩度調整單元725分別將像素P₅ 之初始Cb、Cr值與該目標像素之初始Cb、Cr值加權相加以得到像素P₅ 的兩個調整後彩度值的公式如下所示：

Cb_{P5_adj} =W₂ *Cb_Ptar +(1-W₂ )*Cb_P5 ...................................(12)

Cr_{P5_adj} =W₂ *Cr_Ptar +(1-W₂ )*Cr_P5 ....................................(13)

舉另一例子來說，若是僅需考慮彩度低頻參數V_LF 的影響(亦即，第7圖所示之彩度高頻參數決定單元723可以移除，且彩度調整單元725中的部分功能亦可以移除)，則彩度調整單元725分別將像素P₅ 之初始Cb、Cr值與該目標像素之初始Cb、Cr值加權相加以得到像素P₅ 的兩個調整後彩度值的公式如下所示：

Cb_{P5_adj} =W₃ *Cb_Ptar +(1-W₃ )*Cb_P5 ...................................(14)

Cr_{P5_adj} =W₃ *Cr_Ptar +(1-W₃ )*Cr_P5 ....................................(15)

而至於其他的組合方式(例如：僅考慮第一差值d₁ 與第二差值d₂ ，或是同時考慮第一差值d₁ 、第二差值d₂ 以及彩度低頻參數V_LF ...等等)，本發明所屬領域中具有通常知識者應能在閱讀過上述說明書內容後輕易了解其實施方式，因此在此不再贅述。

此外，在第7圖以及第8圖的實施例中，彩度差異計算單元721係計算像素P₅ 與像素P₁ 之兩個初始彩度值的差異，以決定出第一差值d₁ ，彩度差異計算單元721並計算像素P₅ 與像素P₉ 之兩個初始彩度值的差異，以決定出第二差值d₂ ，且彩度調整單元725將像素P₅ 之兩個初始彩度值與目標像素之兩個初始彩度值加權相加以得到像素P₅ 的兩個調整後彩度值。然而，於本發明之另一實施例中，彩度差異計算單元721可以僅計算像素P₅ 與像素P₁ 之單一初始彩度值(例如初始Cb值)的差異，以決定出第一差值d₁ ，彩度差異計算單元721並計算像素P₅ 與像素P₉ 之初始Cb值的差異，以決定出第二差值d₂ ；之後，目標像素決定單元722比較第一差值d₁ 以及第二差值d₂ 以自像素P₁ 、P₉ 中選擇一個像素來作為一目標像素；接著，彩度高頻參數決定模組723決定出像素P₁ ~P₉ 之間的一彩度高頻參數V_HF ，其中彩度高頻參數V_HF 係用來表示像素P₁ ~P₉ 之間初始彩度的變化程度，且可以由公式(1)或是以下公式來求得：

V_HF =|Cb_end_diff-Cb_sum_diff|....................................(16)

其中Cb_end_diff、Cb_sum_diff的計算方式可以參見公式(2)、(3)，此外，彩度低頻參數決定模組724決定出像素P₁ ~P₉ 之間的一彩度低頻參數V_LF ，其中彩度低頻參數V_LF 係用來表示像素P₁ ~P₉ 之間的漸層色程度，且可以由公式(6)或是以下公式來求得：

V_LF =|1/Cb_diff|...........................................................(17)

其中Cb_diff的計算方式可以參見公式(7.1)。

最後，彩度調整單元725再將像素P₅ 之初始Cb值與目標像素之初始Cb值加權相加以得到像素P₅ 的調整後Cb值的公式如下所示：

Cb_{P5_adj} =W*Cb_Ptar +(1-W)*Cb_P5 .....................................(18)

其中W係依據第一差值d₁ 、第二差值d₂ 、彩度高頻參數V_HF 以及彩度低頻參數V_LF 中一個或多個參數來決定，其細節可以參見上述步驟808的相關敘述，本發明所屬領域具有通常知識者應能在閱讀過上述說明書內容後輕易了解其實施方式，因此在此不再贅述。

簡要歸納本發明，於本發明之影像處理裝置以及影像處理方法中，係依據第一差值與第二差值的差異、彩度高頻參數、彩度低頻參數中一個或多個參數來決定出影像彩度調整的程度，如此一來，可以使得影像邊緣模糊現象可以有效的改善，且不會發生影像失真的問題。

以上所述僅為本發明之較佳實施例，凡依本發明申請專利範圍所做之均等變化與修飾，皆應屬本發明之涵蓋範圍。

110、120．．．區域

102．．．邊界

104．．．模糊區域

300、700．．．影像處理裝置

310、710．．．低通濾波處理單元

320、720．．．影像調整單元

321、721．．．彩度差異計算單元

322、722．．．目標像素決定單元

323、725．．．彩度調整單元

500．．．圖框

723．．．彩度高頻參數決定單元

724．．．彩度低頻參數決定單元

第1圖為影像畫面經過低適濾波作業之後，影像邊緣之Cb/Cr值變化的示意圖。

第2圖為習知改善影像邊緣模糊現象之方法的示意圖。

第3圖為依據本發明一實施例之影像處理裝置的示意圖。

第4圖為依據本發明一實施例之影像處理裝置中之影像調整單元對一初始影像畫面資料進行影像處理的流程圖。

第5圖為一圖框的示意圖。

第6圖為決定出決定出第一差值與第二差值之一範例的示意圖。

第7圖為依據本發明另一實施例之影像處理裝置的示意圖。

第8圖為依據本發明另一實施例之影像處理裝置中之影像調整單元對一初始影像畫面資料進行影像處理的流程圖。

第9圖為當像素P₁ ~P₉ 之間具有不同的色彩變化程度時，其Cb/Cr值的示意圖。

第10圖為第一差值與第二差值的差異與參數W₁ 的關係示意圖。

第11圖為彩度高頻參數V_HF 與參數W₂ 的關係示意圖。

第12圖為彩度低頻參數V_LF 與參數W₃ 的關係示意圖。

700．．．影像處理裝置

710．．．低通濾波處理單元

720．．．影像調整單元

721．．．彩度差異計算單元

722．．．目標像素決定單元

723．．．彩度高頻參數決定單元

724．．．彩度低頻參數決定單元

725．．．彩度調整單元

Claims (19)

1. 一種影像處理方法，包含有：接收一畫面資料，其中該畫面資料包含一第一像素、一第二像素以及一第三像素，其中該第一像素、該第二像素以及該第三像素係為鄰近像素，且該第二像素位於該第一、第三像素之間；計算該第一像素之兩個初始彩度值與該第二像素之兩個初始彩度值之間的差異以決定出一第一差值，以及計算該第二像素之兩個初始彩度值與該第三像素之兩個初始彩度值之間的差異以決定出一第二差值；比較該第一差值以及該第二差值以自該第一像素與該第三像素中選擇其一以作為一目標像素，其中當該第一差值小於該第二差值，選擇該第一像素作為該目標像素；當該第一差值大於該第二差值，選擇該第三像素作為該目標像素；以及至少依據該目標像素的兩個初始彩度值來決定該第二像素之兩個調整後彩度值。
2. 如申請專利範圍第1項所述之影像處理方法，其中該第一差值為該第一像素之兩個初始彩度值與該第二像素之兩個初始彩度值在色彩空間上的座標距離，且該第二差值為該第二像素之兩個初始彩度值與該第三像素之兩個初始彩度值在色彩空間座標的座標距離。
3. 如申請專利範圍第1項所述之影像處理方法，其中決定該第二像素之兩個調整後彩度值的步驟包含有：直接使用該目標像素之兩個初始彩度值來作為該第二像素之兩個調整後彩度值。
4. 如申請專利範圍第1項所述之影像處理方法，其中決定該第二像素之兩個調整後彩度值的步驟包含有：分別將該第二像素之兩個初始彩度值與該目標像素之兩個初始彩度值加權相加以產生該第二像素之兩個調整後彩度值。
5. 如申請專利範圍第4項所述之影像處理方法，其中決定該第二像素之兩個調整後彩度值的步驟另包含有：至少依據該第一差值以及該第二差值來決定該第二像素之兩個初始彩度值的權數以及該目標像素之兩個初始彩度值的權數，其中該第一差值與該第二差值之間的差異與該目標像素之兩個初始彩度值的權數係為正相關。
6. 如申請專利範圍第4項所述之影像處理方法，其中：決定該第二像素之兩個調整後彩度值的步驟另包含有：決定該第二像素兩側鄰近區間的一彩度高頻參數，其中該彩度高頻參數係用來表示該第二像素兩側鄰近區間彩度變化的程度；以及決定該第二像素之兩個初始彩度值的權數以及該目標像素之兩個初始彩度值的權數的步驟包含有：至少依據該彩度高頻參數來決定該第二像素之兩個初始彩度值的權數以及該目標像素之兩個初始彩度值的權數，其中該彩度高頻參數與該目標像素之兩個初始彩度值的權數係為負相關。
7. 如申請專利範圍第4項所述之影像處理方法，其中：決定該第二像素之兩個調整後彩度值的步驟另包含有：決定該第二像素兩側鄰近區間的一彩度低頻參數，其中該彩度低頻參數係用來表示該第二像素兩側鄰近區間是否為一漸層色的程度；以及決定該第二像素之兩個初始彩度值的權數以及該目標像素之兩個初始彩度值的權數的步驟包含有：至少依據該彩度低頻參數來決定該第二像素之兩個初始彩度值的權數以及該目標像素之兩個初始彩度值的權數，其中該彩度低頻參數與該目標像素之兩個初始彩度值的權數係為負相關。
8. 一種影像處理裝置，包含有：一影像調整單元，用來接收一畫面資料以及產生一調整後畫面資料，該畫面資料包含有一第一像素、一第二像素以及一第三像素，其中該第一像素、該第二像素以及該第三像素係為鄰近像素，且該第二像素位於該第一、第三像素之間，該影像調整單元包含有：一彩度差異計算單元，用來計算該第一像素之兩個初始彩度值與該第二像素之兩個初始彩度值之間的差異以決定出一第一差值，以及計算該第二像素之兩個初始彩度值與該第三像素之兩個初始彩度值之間的差異以決定出一第二差值；一目標像素決定單元，用來比較該第一差值以及該第二差值以自該第一像素與該第三像素中選擇其一以作為一目標像素，其中當該第一差值小於該第二差值，選擇該第一像素作為該目標像素；當該第一差值大於該第二差值，選擇該第三像素作為該目標像素；以及一彩度調整單元，用來至少依據該目標像素的兩個初始彩度值來決定該第二像素之兩個調整後彩度值。
9. 如申請專利範圍第8項所述之影像處理裝置，其中該彩度差異計算單元計算該第一像素之兩個初始彩度值與該第二像素之兩個初始彩度值在色彩空間上的座標距離，以作為該第一差值；且該彩度差異計算單元計算該第二像素之兩個初始彩度值與該第三像素之兩個初始彩度值在色彩空間上的座標距離，以作為該第二差值。
10. 如申請專利範圍第8項所述之影像處理裝置，其中該彩度調整單元直接使用該目標像素之兩個初始彩度值來作為該第二像素之兩個調整後彩度值。
11. 如申請專利範圍第8項所述之影像處理裝置，其中該彩度調整單元分別將該第二像素之兩個初始彩度值與該目標像素之兩個初始彩度值加權相加，以產生該第二像素之兩個調整後彩度值。
12. 如申請專利範圍第11項所述之影像處理裝置，其中該彩度調整單元至少依據該第一差值以及該第二差值來決定該第二像素之兩個初始彩度值的權數以及該目標像素之兩個初始彩度值的權數，其中該第一差值與該第二差值之間的差異與該目標像素之兩個初始彩度值的權數係為正相關。
13. 如申請專利範圍第11項所述之影像處理裝置，另包含有：一彩度高頻參數決定單元，用來決定該第二像素兩側鄰近區間的一彩度高頻參數，其中該彩度高頻參數係用來表示該第二像素兩側鄰近區間彩度變化的程度；其中該彩度調整單元至少依據該彩度高頻參數來決定該第二像素之兩個初始彩度值的權數以及該目標像素之兩個初始彩度值的權數，其中該彩度高頻參數與該目標像素之兩個初始彩度值的權數係為負相關。
14. 如申請專利範圍第11項所述之影像處理裝置，另包含有：一彩度低頻參數決定單元，用來決定該第二像素兩側鄰近區間的一彩度低頻參數，其中該彩度低頻參數係用來表示該第二像素兩側鄰近區間是否為一漸層色的程度；其中該彩度調整單元至少依據該彩度低頻參數來決定該第二像素之兩個初始彩度值的權數以及該目標像素之兩個初始彩度值的權數，其中該彩度低頻參數與該目標像素之兩個初始彩度值的權數係為負相關。
15. 一種影像處理方法，包含有：接收一畫面資料，其中該畫面資料包含有一第一像素、一第二像素以及一第三像素，其中該第一像素、該第二像素以及該第三像素係為鄰近像素，且該第二像素位於該第一、第三像素之間；計算該第一像素之一初始彩度值與該第二像素之一初始彩度值之間的差異以決定出一第一差值，以及計算該第二像素之該初始彩度值與該第三像素之一初始彩度值之間的差異以決定出一第二差值；比較該第一差值以及該第二差值以自該第一像素與該第三像素中選擇其一以作為一目標像素，其中當該第一差值小於該第二差值，選擇該第一像素作為該目標像素；當該第一差值大於該第二差值，選擇該第三像素作為該目標像素；以及依據該目標像素的初始彩度值以及該第二像素之該初始彩度值來決定該第二像素之一調整後彩度值。
16. 如申請專利範圍第15項所述之影像處理方法，其中決定該第二像素之該調整後彩度值的步驟包含有：將該第二像素之該初始彩度值與該目標像素之該初始彩度值加權相加以產生該第二像素之該調整後彩度值。
17. 如申請專利範圍第16項所述之影像處理方法，其中決定該第二像素之該調整後彩度值的步驟包含有：至少依據該第一差值以及該第二差值來決定該第二像素之該初始彩度值的權數以及該目標像素之該初始彩度值的權數，其中該第一差值與該第二差值之間的差異與該目標像素之該初始彩度值的權數係為正相關。
18. 如申請專利範圍第16項所述之影像處理方法，其中：決定該第二像素之該調整後彩度值的步驟另包含有：決定該第二像素兩側鄰近區間的一彩度高頻參數，其中該彩度高頻參數係用來表示該第二像素兩側鄰近區間彩度變化的程度；以及決定該第二像素之該初始彩度值的權數以及該目標像素之該初始彩度值的權數的步驟包含有：至少依據該彩度高頻參數來決定該第二像素之該初始彩度值的權數以及該目標像素之該初始彩度值的權數，其中該彩度高頻參數與該目標像素之該初始彩度值的權數係為負相關。
19. 如申請專利範圍第17項所述之影像處理方法，其中：決定該第二像素之該調整後彩度值的步驟另包含有：決定該第二像素兩側鄰近區間的一彩度低頻參數，其中該彩度低頻參數係用來表示該第二像素兩側鄰近區間是否為一漸層色的程度；以及決定該第二像素之該初始彩度值的權數以及該目標像素之該初始彩度值的權數的步驟包含有：至少依據該彩度低頻參數來決定該第二像素之該初始彩度值的權數以及該目標像素之該初始彩度值的權數，其中該彩度低頻參數與該目標像素之該初始彩度值的權數係為負相關。